(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性セシウムにより汚染された広大な農地やその他の土壌の除染を、植物によるファイトレメディエーションの技術を用いて行い、土壌環境の修復をおこなう。【解決手段】イネ科植物を用いて、放射性セシウム汚染土壌の除染を行う技術を提供し、当該植物から放射性セシウムで汚染されていない糖液を回収する技術を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
茎に糖を蓄積するイネ科植物を放射性セシウムで汚染された土壌で栽培し、成長した植物を収穫することを特徴とする、放射性セシウム汚染土壌の除染方法
【請求項２】
茎に糖を蓄積するイネ科植物を放射性セシウムで汚染された土壌で栽培し、収穫された植物から放射性セシウムを含まない糖液を回収する方法
【請求項３】
前記茎に糖を蓄積するイネ科植物がC4型光合成を行う植物である事を特徴とする請求項１、２の方法
【請求項４】
前記茎に糖を蓄積するイネ科植物がソルガムである事を特徴とする請求項１、２の方法
【請求項５】
前記茎に糖を蓄積するイネ科植物がサトウキビである事を特徴とする請求項１、２の方法
【請求項６】
前記茎に糖を蓄積するイネ科植物がスーダングラスである事を特徴とする請求項１、２の方法
【請求項７】
前記C4植物がジョンソングラス、ススキ、トウモロコシ、ミスカンサス、エリアンサスであることを特徴とする請求項１，２の方法
【請求項８】
前記茎に糖を蓄積するイネ科植物がC3型光合成を行う植物である事を特徴とする請求項１、２の方法
【請求項９】
前記C3植物がコムギ、オオムギ、エンバクであることを特徴とする請求項１，２の方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を用いて放射性セシウムで汚染された土壌を除染する方法、および放射性セシウムで汚染された土壌から植物を用いて放射性セシウムで汚染されていない糖液を除染に用いた植物体から回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震 により福島第一原子力発電所が大きな損傷を受け、大気中に放出された放射性物質の影響が各地で深刻な問題となっている。このような状況のなかで、飛散した放射性物質を除去するいわゆる除染が、各地で徐々に実施されており、当然ながら、放射性物質で汚染された土壌の除染方式についても、様々な取り組みがなされている。
【０００３】
除染の方法については、農水省は、農地土壌の除染技術について実証試験を行っており（以下平成２３年９月１４日発表「農地土壌の放射性物質除去技術（除染技術）について」による）、(1)表土の削りとり  (2)水による土壌攪拌・除去  (3)反転耕  (4)高吸収植物による除染  の４つの方式で実施されそれぞれ結果を公表している。特に、植物をもちいた土壌からの放射性物質の吸収除去については、過去のチェルノブイリ原発での経験などを元にしたひまわりなどで先の実証試験も実施されたが、「単位面積当たりの吸収量は、作付け時の土壌の放射性セシウムの１／２０００であり、効果は小さい。」と報告されている。
【０００４】
一般的に、植物を行いた土壌の浄化や汚染された土壌の環境修復の技術は、ファイトレメディエーションと呼ばれており、植物体内に土壌に含まれる有害な重金属を高濃度に蓄積させ、通常、高濃度に重金属が蓄積した茎や葉などの植物の地上部は、刈り取られて最終処分場で処理される。
【０００５】
このようなファイトレメディエーションの一環として、有害な重金属の他にセシウムやストロンチウムなどの放射性物質も同様な手法で吸収蓄積できる方向性については、すでに
【特許文献１】特開２００５−１９９２０９号公報で若干言及されてはいるが、その実例や成果について明確な報告はなされていない。
【０００６】
また、ある生物に含まれる全ての元素の集合体（イオノームという）を体系的にプロファイリングする新しい解析手法であるイオノーム解析の観点から、北海道大学大学院農学研究院渡部敏裕助教らが植物中のセシウム、ストロンチウム（自然界に存在する非放射性物質で今回の震災後飛散した放射性セシウム同位体とは異なる）とカリウム、カルシウム、ナトリウムなどの多数の元素の植物における蓄積量の相関関係を研究されており、放射性物質をファイトレメディエーションにより除染する可能性と問題点についても言及されているが、具体的な植物及びその品種の選定について、明確な結論を出すには至っていない。（
【非特許文献１】「植物のセシウム（セシウム）とストロンチウム（Sr）集積に関する研究」参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１９９２０９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「植物のセシウム（セシウム）とストロンチウム（Sr）集積に関する研究」北海道大学大学院農学研究院渡部敏裕助教により２０１１年８月８日日本土壌肥料学会本大会（つくば）で発表。概要については同助教個人ブログHPを参照下さい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
放射性セシウムにより汚染された広大な農地やその他の土壌の除染を、土壌そのものの除去を中心とした方法で実施する場合、前記農水省の実証実験結果報告にもある通り確かに効果的ではあるが、処理の結果発生する膨大な量の汚染土壌の処理方法や、通常その対象となる処理物自体が広大でありかつ巨大となる場合が多いなどの理由から、多大なコストがかかるため、その実現性には多大な問題を抱えている。
【００１０】
このような問題の解消のため検討を必要とされる植物によるファイトレメディエーションの技術を用いた除染については、同じく先の農水省の実証実験結果報告にもあるように、ひまわりなどで未だ限定的な効果が得られるにとどまっており、仮に、ひまわりによる除染を実施した場合、除染の目標値まで下げるために約２０００年を必要とし、これも現実的とは言えない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、イネ科植物を用いて、放射性セシウム汚染土壌の除染を行う技術を提供するが、放射性セシウムの吸収能は、植物体１ｇあたり○○μｇと表示されるように、植物体１検体あたりの重量が大きく、すなわち地上部バイオマス（桿長×桿径）が大きく、且つ吸収能が高い植物が最終的には、もっとも前記課題を解決するにふさわしい植物体の種類並びに品種の選定につながる。
【００１２】
発明者は、ファイトレメディエーションの研究を長年にわたって行ってきた独自の経験から、植物の必須元素であるカリウムをよく吸収する植物が、カリウムと同族のアルカリ金属であるセシウムを積極的に吸収する性向があることに着目し、かつ、さらに地上バイオマスの大きい性質を備えた植物の選定を行い、その可能性のある植物の種類として、まず、イネ科のソルガムにそのような可能性が高い品種をもつことを予見した。なお、ソルガム（Sorghum）は、世界各地で栽培されているアフリカ西部が原産の大型イネ科作物で、コムギ、イネ、トウモロコシ、オオムギに次ぐ生産高第５位の作物であり、日本では室町時代以来、食用としてモロコシ、タカキビという名前で栽培され、また、糖汁採取のためサトウモロコシ、トウキビ、ロゾクという名でも栽培されており、日本の農業にも馴染みのある作物である。
【００１３】
発明者は、大きな地上バイオマスをもつソルガムの品種の中から、いくつかの品種を選抜し、放射性セシウム汚染土壌で栽培実験を行い、ソルガム２００系統を用いて、ICP‐MS法で測定し、その吸収能力を調べた。その結果、ひまわりなどの他の植物比２００倍〜１０００倍と言う予想を大幅に上回る吸収能力を持つことがわかり、その系統の特定を行った。当該系統並びにその吸収能に関するデータは、図１を参照。
【００１４】
また、すでにソルガムが茎に糖を貯める性質を有し、かつその搾汁液である糖液は、バイオエタノール生産に非常に効果的な原料となることを熟知していた発明者は、放射性セシウム汚染土壌で栽培したソルガムの利用方法について更に研究を行った。すなわち、搾汁液である糖液の再利用の可否についてである。
【００１５】
この点、発明者は、放射性セシウムの植物体内での局在性について検討したが、まず、カリウムが植物にK+の形で吸収され、植物体内でも大部分が水溶性の無機塩、有機酸塩の形で存在しているため、植物の組織全体に存在する事が予想され、放射性セシウムも同様であると考えられた。しかし、組織間差程度はあるかもしれないと考え、放射性セシウム汚染土壌で栽培実験を行ったソルガムの葉、茎（ピスを除いた物）、ピス、搾汁液に分けて放射性セシウムの存在量を調査した。
【００１６】
結果、驚くべき事に水溶液である搾汁液（糖液）には放射性セシウムは検出されなかった。本件調査に関するデータは下記表１を参照。
【００１７】
【表１】
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【発明の効果】
【００１８】
前記吸収能が認められたソルガムの品種を、放射性セシウム汚染土壌で栽培することにより、図１記載のデータに基づく数値計算に従うと、播種から約５年で通常に作物を栽培できる農地土壌の値まで下げることができる。
【００１９】
さらに、放射性セシウム汚染土壌で栽培し放射性セシウムを吸収したソルガムから搾った搾汁液（糖液）は、バイオエタノールの原料として利用可能であり、放射性物質と含まないので、通常の設備・機材・工法にてエタノールの製造並びに利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ソルガムの吸収能の実験結果を示す。
【実施例１】
【００２１】
放射性セシウムで汚染されていると思われる農地の放射能、カリウム濃度、塩類濃度、土質等の土壌分析を行い、作付するソルガム等の作物の品種並びにその作付方法、作付時期等の方針を決定する。
【００２２】
対象となる汚染土壌の作付へ向けた土壌分析結果に基づく施肥管理を行い、播種準備を整えたのち播種し、栽培を行う。
【００２３】
成長した植物の刈り取り収穫を行い、搾汁液（糖液）を採取する場合は搾汁を行い、放射性セシウムを含んだ植物自体は、焼却処理を行い、その焼却灰に関しては、放射性物質を含む廃棄物として法令に従い、その放射性物質の含有量に従い、管理処分場または、中間貯蔵施設にて最終処理を行う。
【００２４】
前記放射性物質を含んだ植物ないしは、搾汁後の残渣については、単純な焼却処理だけではなく、当該対象物を焼却する際に発生する熱を利用した発電というエネルギーの再利用方法も可能である。
【００２５】
搾汁後の糖液については、放射性物質を含まないため通常のバイオエタノール製造プラントにてバイオエタノールの製造が可能となる。
【図１】
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